一种绿色高容量锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种绿色高容量锂离子二次电池，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(PO4)3?X(BO3)X(0＜X≤2?2)，负极材料为金属锂带，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为Li2SX(X为1?8的自然数)或Li2SX与其他成分的耦合，所述的其他成分为硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种混合。本发明公开的二次电池充放电性能，循环效率高，稳定性好，容量高，能量密度大，安全环保。
【专利说明】
一种绿色高容量锂离子二次电池
技术领域
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[0001]本发明涉及锂离子二次电池技术领域，具体的涉及一种绿色高容量锂离子二次电池。
【背景技术】
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[0002]随着电子和通讯设备向更小、更轻和更高性能的方向迅速发展，人们对这些设备的电池性能提出了更高的要求。例如在高比能量电池研究过程中，从镍氢电池的80Wh/kg(120Wh/L)到锂离子电池的150Wh/kg(250Wh/L)，到目前锂离子聚合物电池的180Wh/kg(300Wh/L)，科学家不断地把电池的比能量推向新的水平。但是，目前商品化的锂离子电池比能量已经接近理论容量，很难继续提高，因而开发更高比能量的电池是电池产业的当务之急。
[0003]金属锂是已知金属中原子量(6.94)最小、标准电极电位(-3.045V)最负的金属，因而当其与适当的正极材料匹配构成电池时具有最高的电池电压，同时理论比容量高达3860mAh/g，故金属锂在用于高能锂电池负极方面具有相当诱人的前景。但是，尽管锂二次电池的研究开始于20世纪70年代，却始终没有成功地商品化。这主要是因为金属锂二次电池的循环效率仍然偏低。且可逆沉积锂容易形成锂枝晶，个别锂枝晶刺穿隔膜，造成电池内部短路，形成安全隐患。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种绿色高容量锂离子二次电池，该电池充放电性能，循环效率高，稳定性好，容量高，能量密度大，安全环保。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解液中有添加剂，添加剂为Li2SxU为1-8的自然数)或Li2Sx与其他成分的耦合，所述的其他成分为硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种混入口 ο
[0007]作为上述技术方案的优选，所述锂盐选自如下一种:LiPF6、CF3S02N(Li)S02CF3、CF3CF2SO2N(Li)SO2CF2CFhLiClOhLiBF4 中的一种。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述电解质溶液添加剂中Li2Sx的浓度为0.0005-5.0mol/Lo
[0009]作为上述技术方案的优选，所述电解质溶液添加剂的工作电流为0.05μΑ.cnf2-500mA.cm—20
[0010]作为上述技术方案的优选，所述金属锂带的厚度为0.05-0.1mm。
[0011]作为上述技术方案的优选，所述液状组合物为含氟醚化合物、含氟链状羧酸酯化合物和含氟链状碳酸酯化合物的至少一种含氟溶剂、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物。
[0012]作为上述技术方案的优选，所述链状羧酸酯化合物为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯、正丁酸甲酯及异丁酸甲酯中的一种或多种混合。
[0013]作为上述技术方案的优选，所述液状组合物中，各组分的质量比为:m(含氟溶剂):m(环状羧酸酯化合物):m(链状羧酸酯化合物)=(4-7):1: (1-3)。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0015](I)本发明在电解质溶液中添加Li2Sx或Li2Sx与硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯或双氟磺酰亚胺锂的耦合，使得锂金属负极表面会形成一层钝化膜，可以抑制锂金属负极表面锂枝晶的生长，从而提高电池的安全性;此外，该钝化膜还可以保护金属锂不受电解质溶液的损害，大大提高了电池的循环稳定性；
[0016](2)本发明采用Li3V2(PO4)3-X(BO3)X作为正极活性物质，放点容量高，高温保存性能优异，且本发明合理控制电解质溶液的组分和各组分的含量，使得该电池不易引发二次电池的热失控，得到的二次电池传导率好，循环性能优异。
【具体实施方式】
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[0017]为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0018]实施例1
[0019]一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，锂带厚度为0.05mm，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为0.0005mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)；
[0020]其中，所述锂盐为LiPF6;
[0021]所述液状组合物为含氟醚化合物、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物，各组分的质量比为4:1:1。
[0022]实施例2
[0023]一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，锂带厚度为0.1mm，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为5.0molAJ^Li2Sx ；
[0024]其中，所述锂盐为CF3SO2N(Li)SO2CF3;
[0025]所述液状组合物为含氟链状羧酸酯化合物、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物，各组分的质量比为7:1:3。
[0026]实施例3
[0027]一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，锂带厚度为0.06mm，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为2mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与5wt.%的硝酸锂的耦合；
[0028]其中，所述锂盐为CF3CF2SO2N(Li)SO2CF2CF3;
[0029]所述液状组合物为含氟链状羧酸酯化合物、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物，各组分的质量比为5:1:1。
[0030]实施例4
[0031]一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，锂带厚度为0.07mm，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为lmol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与8wt.%的氟代碳酸乙烯酯的耦合；
[0032]其中，所述锂盐为LiBF4;
[0033]所述液状组合物为含氟链状碳酸酯化合物、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物，各组分的质量比为5:1:2。
[0034]实施例5
[0035]一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，锂带厚度为0.08mm，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为3mol/L的Li2SxU为1-8的自然数)与12wt.%的碳酸亚乙烯酯的耦合；
[0036]其中，所述锂盐为LiPF6;
[0037]所述液状组合物为含氟醚化合物、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物，各组分的质量比为6:1:2。
[0038]实施例6
[0039]一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，锂带厚度为0.09mm，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解质中有添加剂，添加剂为4mol/L的Li2Sx(X为1-8的自然数)与16wt.%的双氟磺酰亚胺锂中的耦合；
[0040]其中，所述锂盐为LiPF6;
[0041]所述液状组合物为含氟链状羧酸酯化合物、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物，各组分的质量比为6:1:3。
【主权项】
1.一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，该锂离子二次电池包括正极材料、负极材料和电解质，其中正极材料包括Li3V2(P04)3-x(B03)x(0<X彡2—2)，负极材料为金属锂带，电解质是由锂盐和液状组合物混合形成的非水电解液，非水电解液中有添加剂，添加剂为Li2SxU为1-8的自然数)或Li2Sx与其他成分的耦合，所述的其他成分为硝酸锂、高氯酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种混入口 ο2.如权利要求1所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，所述锂盐选自如下一种:1^卩卩6、0卩3302叫1^)5020卩3丄卩30卩23(^(1^)5020卩20卩3、1^(:104、1^8卩4中的一种。3.如权利要求1所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，所述电解质溶液添加剂中Li2Sx的浓度为0.0005-5.0mo I/L ο4.如权利要求1所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，所述电解质溶液添加剂的工作电流为0.05μΑ.cm—2-500mA.cm—2。5.如权利要求1所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，所述金属锂带的厚度为 0.05-0.1mm。6.如权利要求1所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，所述液状组合物为含氟醚化合物、含氟链状羧酸酯化合物和含氟链状碳酸酯化合物的至少一种含氟溶剂、环状羧酸酯化合物、链状羧酸酯化合物。7.如权利要求6所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，所述链状羧酸酯化合物为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸乙酯、正丁酸甲酯及异丁酸甲酯中的一种或多种混合。8.如权利要求6所述的一种绿色高容量锂离子二次电池，其特征在于，液状组合物中，各组分的质量比为:m(含氟溶剂):m(环状羧酸酯化合物):m(链状羧酸酯化合物)= (4-7):l:(l-3)o
【文档编号】H01M10/0567GK105932331SQ201610416268
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司